SC2545
High Performance Wide Input Range
Dual Synchronous Buck Controller
POWER MANAGEMENT
Description Features
Independent dual-outputs
The SC2545 is a high performance dual PWM controller.
It is designed to convert a wide ranged input voltage down “Peel off “start up trackingIndependent dual-outputs
to two independent output rails. The SC2545 support
Wide input voltage range: 4.5V~28V
“peel off ” tracking for the two outputs at start up which
Adjustable output voltage down to 0.75V
means the two outputs ramp up together till the one
Flexible power sequencing with enable and power
with lower output level reaching the regulation. The PWM
good output
operations of the two channels are 180 degree out of
Synchronous Buck topology with voltage mode
phase which can greatly reduce the size and the cost of
control
the input capacitors. Synchronous Buck PWM topology
Out of phase operation to reduce cost of input
and voltage mode control allow high efficiency operation,
capacitor
fast transient responses, and flexible component selec-
10V internal regulator for gate driver to deliver high
tion for easy designs. A 10V internal linear regulator pro-
efficiency
vides the bias for the controller, and this voltage is opti-
Programmable switching frequency:
mized for gate drivers to deliver high efficiency. The power
100kHz~300kHz
sequencing is fully supported including independent start
up, and power good output. In the shut down mode the Full protection: UVLO, OVP and programmable
controller only draws 100nA from the supply. The con- OCP
troller also offers full protection features for the condi-
No need for current sense resistor
tions of under voltage, over voltage, and the over current.
Low shutdown current (100nA typical)
There is no need for a current sensing resistor because
24 lead TSSOP and MLPQ packages
the MOSFET on resistance is used for the sensing
Fully WEEE and RoHS Compliant
element. The switching frequency is adjustable from 100
Applications
kHz to 300 kHz. Two packages TSSOP-24 and MLPQ-24
are offered.
Systems with 4.5V~28V input
LCDTV and PDPTV
Network and telecom systems
Typical Application Circuit
SC2545
VO1
VIN+
1 24
VIN AGND
VCC
2 23
VCC ROSC
3 22
ENABLE PWGRD
EN PWRGD
4 21
FB1 FB2
FB1 FB2
5 20
ERROUT1 ERROUT2
6 19 VIN+
SS1 SS2
VIN+
7 18
ILIM1 ILIM2
8 17
BST1 BST2
9 16
VO2
VO1 DRVH1 DRVH2
10 15
PHASE1 PHASE2
11 14
DRVL1 DRVL2
FB1 VCC FB2
12 13
PGND PVCC
Pinout shown as TSSOP-24.
Revision: August 10, 2005 1 www.semtech.com
SC2545
POWER MANAGEMENT
Absolute Maximum Ratings
Exceeding the specifications below may result in permanent damage to the device, or device malfunction.
Operation outside of the parameters specified in the Electrical Characteristics section is not implied.
Parameter Sm ymbol Ms aximu Unit
BV ST1,BST2 to PGND 3V 8
bst
VV IN to PGND 2V 8
in
ILIM1,ILIM2 and ENto PGND VV IN
VCC and PVCC to PGND 1V 4
PGND to AGND +V /-0.3
BST1 to PH1, BST2 to PH2,DRVH1 to PH1,DRVH2 to PH2 -V 0.3 to 14
DRVL1,DRVL2 to PGND -V 0.3 to VCC
PHASE,DRVLto AGND pulse (100nS),peak voltage -V 3
AllOtherPins to AGND -V 0.3 to VCC
o
ST torage Temperature Range -60 to +150 C
STG
o
JunctionTemperature T -40 to +150 C
J
Lead Temperature (Soldering)10 Sec forTSSOP-24
o
LT ead Temperature (IRReflow)forMLPQ-24 260 C
LEAD
ThermalResistance Junctionto Case
o
TSSOP-24 θ 23 C/W
JC
MLP-24 2
ThermalResistance Junctionto Ambient
o
TSSOP-24 θ 78 C/W
JA
MLP-24 25
ESD Rating (HumanBodyModel) ED SD TV B k
Note: This device is ESD sensitive. Use of standard ESD handling precautions is required.
Electrical Characteristics
o
Unless specified: T = 25 C, V =16V, Fs=200kHz .
A IN
Ps arameter Tn estCondition Mp i Tx y Mt a Uni
Undervoltage Lockout
Sg tartThreshold V5 cc risin 4V .
Ug VLOHysteresis V0 cc fallin 2V 0 m
PowerSupply
Operating Current(I -I )F SS1/SS2/EN=High, =0 200kHz 60 . 1A m
IN PVCC S
VV cc Regulated V0 IN>12 1V
VA cc Load RegulationLevel I2 _load=0~20m %
VV cc Line Regulation V2 in=12~24 %
PG Vcc Operating Current 24 00KHz,1nF onHG,1nF onL 1A m
Dw isable QuiescentCurrent E1 N=lo 00 . 1A u
Main Switcheroutput
LV ine Regulation 55 V���#9���������������� $�� 5�� 1:;
’�#"�������/��>���#9���������� ���#2451�’:. $4% �$� � % 1:;
’�#"������������)��1�������� ��5 �
’�#"�����������������9�������� $ �
�������������
6&6.�����#��������� ? $� $$ �!
6&6.�’������������� ���
����������
)=.�$�@���.�A"�������9��9#�� ���#�2�451�’:. ?� B
)=.�$�@���."�"�������9��9#�� ���#�2�451�’:. � B
�������������������� � ���������������
������
����������������
����������������������������������
�
������������������� ��� ���� ���������������
�� � ��
��������� ��������������� ��� ��� ��� �����
������
�������������������������� ����������� ��� �
�������������������������� ����������� ��� �
��������������������� ��!����"�!# ���$������ $�����%& ’� ��
�����������&�((������� "�!������!# ���$������ $�����%& ’� ��
���)����� *� ��
���
+�,��-���-�()���(��.� &��)/������(��.� ��*" �
����������
�-���-�()���(��.� &0��1�&0�������. ��23� �
�-���-�()���(��.� &0��1�&0��4�((��. ���3 �
,�5������)�,�((���5� �������� ��6 �
�����
��������������������
����+!�������������������
������
������������������������������������������������������
���������������������������
������������������������ ����������!����"###�����$�%&���’������
������������������
(���)��*
(���)��*
���� �� �� ��
�� ��
��
��������������
7���8�9
�������������������� � ���������������
������
����������������
����������������������������������������
����� �������� ������������
� ��� ������������������������������������������������������
� ��� ���������������������������������������������������� ��������������!��������������"�������#����
$ %� &����%�����������"����������������� ���’�� �������!������� �"��!���������������(�
� )*� ����������������������������������������������������
� %++,-�� %��������������������������’�!.�!����������
/ ��� (���0�������!���!�����!����!�� ������������������(1�2��������������3�����������
2���’�����������’�������������������’���"����
4 �5�6� (���0����������������!����!�� �������������������78(�%�����������������!������������ �"������
������
� *��� *�����!���!�����!����!������������������������ ������� �����
�����!������0�������!���!�����������"�������������!��������!������!��!����
�9 2+�8� 1���� �������������������� ��6,�)%������������������� ��������������������"����2+�8��
�� 78(�%� 7������� ����������������
�� 2+�5� 5�"��� ������� ������������������
�� 71�2 7�"�������� ������"3�� �� �������
�$ 7��� ���������������������"3�� ������� �������
�� 2+�5� 5�"3�� ������� ������������������
�� 78(�%� 7������� ���������������
�/ 2+�8� 1���� �������������������� ��6,�)%�����,-�7-��������� ��������������������"����2+�8��
�4 *��� *�����!���!�����!����!���������,-�7-���������� ������� �����
�����!������0�������!���!�����������"�������������!��������!������!��!����
�� �5�6�� (���0����������������!����!�� �������������������78(�%����������������!������������ �"������
������
�9 ��� (���0�������!���!�����!����!�� ������������������(1�2��������������3�����������
2���’�����������’�������������������’���"����
�� %++,-�� %��������������������������’�!.�!����������
�� )*� �������������������������������������������������
�� 7&+12 ,����!����!����������������������������������� ���"�"���������������������’���"�������"������
�������� �������
�$ +,�� (����������������������������(1�2��������!�����������:���!��
�� (1�2 (������������������ ��������!����!�� �������������������� �������
�������������������� � ���������������
������
����������������
���������������������������������������
����� �������� ������������
� ��� ����������������������������������������������������
� ������� �������������������������������������������
� � !���"�������������������������#���������$��������!%�&�$��$�����$���’$����������
&�$��������������(������������$���������)��*�
+ ,-,.� !���"���������$�$������������#���������$���������/0! ����$��$�������������������$���#�)������
������
1 � �� ���$����������������������������������������$�#�������#�����
2�����������"������������������$�$��)����������(��������������������������
3 &�*0� %����#������������������$�#��.� ������������������45�#�����$�����������$��)����&�*0��
6 /0! �� /��$����#����������������
4 &�*-� -�)�$�#�������#������������������
7 /%�& /�)��������#������)’$�#��#�����$�
�5 /*22 ����(���������������)’$�#�������#�����$�
�� &�*-� -�)’$�#�������#������������������
�� /0! �� /��$����#���������������
�� &�*0� %����#������������������$�#��.� ������������������45�#�����$�����������$��)����&�*0��
�+ � �� ���$����������������������������������������$�#�������#�����
2�����������"������������������$�$��)����������(��������������������������
�1 ,-,.� !���"���������$�$������������#���������$���������/0! ���$��$�������������������$���#�)������
������
�3 � !���"�������������������������#���������$��������!%�&�$��$�����$���’$����������
&�$��������������(������������$���������)��*�
�6 ������� �������������������������������������������
�4 ��� �������������������������������������������������
�7 /8�%& ������������������������,���$����������(������#���)�)�������������������$�����)�������)������#
����$���#�������
�5 �� 2 !���$�$�������������$��������!%�&�$��$��$������������9����(�
�� !%�& !������$�����������#��� ������������#���������$($���������#��������
�� *,� ,�����$����(����������������������$�������+�1*�����4*�
�� *22 �5*�������������������� ����(�����������������������#�����$���2����������*,�������)����*��:�5*�
�+ �� 8������������$���)�����������$�����#�$����#�����(������$���#�)�����������$���55�!�
�������������������� � ���������������
SC2545
POWER MANAGEMENT
Block Diagram (One PWM channel shown)
PVCC
BST
Protect 1
DRVH
PHASE
Ramp1 3 PHASE1
+
Oscillator
PVCC
ROSC PVCC
1
Ramp
PWM
generator
2
DRVL
- S Q
CLK1
R
Protect 1
ERROUT
FB
FB E/A
0.65V
-
0.75V +
OUT
+
SS VCC
OUT R
+
Clamp
OUT-
-
Protect 1
S /Q
10u A
R R ILIM
UVLO
-
OCP
OUT
+
VCC
FB1
VCC
+
OVP
VIN
OUT
-
0.89V
ENABLE
0.75V
EN ON/OFF
PWRGD
Band 10V Band
VCC Gap 1 LDO Gap 2 0.75V 0.675V
+
UVLO FB1
- OUT
OVP OCP
FB2
AGND -
© 2005 Semtech Corp. 7 www.semtech.com
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
SC2545
POWER MANAGEMENT
Applications Information
Sof Soft Star t Start and t and P Peel of eel off f T Tracking racking
Sof Sof Soft Star t Star t Start and t and t and ”P P Peel of eel of eel off f f ”T T Tracking racking racking
Overview Overview
Overview Overview Overview
The SC2545 is a constant frequency 2-phase voltage
During start-up, the reference voltage of the error
mode step-down PWM switching controller driving all N-
amplifier equals 30% of the voltage on Css (soft-start
channel MOSFETs. The two channels of the controller
capacitor) which is connected between the SS pin and
operate at 180 degree out of phase from each other.
ground. When the controller is enabled (by pulling EN
Since input currents are interleaved in a two-phase
pin high), one internal 84uA current source, I (soft
SS,
converter, input ripple current is lower and smaller input
start current) will charge the soft-start capacitor
capacitance can be used for filtering. Also, with lower
gradually. The PWM output starts pulsing when the
inductor current and smaller inductor ripple current per
soft start voltage reaches 1V.
2
phase, overall I R losses are reduced.
This soft start scheme will ensure the duty cycle to
F F F F Freq req req req requency Se uency Se uency Se uency Se uency Setting tting tting tting tting
increase slowly, therefore limiting the charging current
into the output capacitor and also ensuring the
The frequency of the SC2545 is user- programmable.
inductor does not saturate. The soft start capacitor
The oscillator of SC2545 can be programmed with an
will eventually be charged up to 2.5V.
external resistor from the Rosc pin to the ground. The
step-down controller is capable of operating up to
300kHz. The relationship between oscillation frequency The soft-start sequence is initiated when EN pin is high
and Vcc >4.5V or during recovery from a fault condition
versus oscillation resistor is shown in Figure 1.
( OCP, OVP, or UVLO).
The advantages of using constant frequency operation
The period of start up can be programed by the soft
are simple passive component selection and ease of
start capacitor:
feedback compensation. Before setting the operating
frequency, the following trade-offs should be considered. Css × 2.5V
Tss =
1) Passive component size
84µA
2) Circuitry efficiency
By tieing the two soft start pins together, the two
3) EMI condition
output rails track each other at start up till the rail with
4) Minimum switch on time
lower set level reaching regulation. Please refer the
5) Maximum duty ratio
waveform on page 20.
For a given output power, the sizes of the passive
Shutdown Shutdown
Shutdown Shutdown Shutdown
components are inversely proportional to the switching
frequency, whereas MOSFETs/Diodes switching losses
When the EN pin is pulled low, an internal 15uA current
are proportional to the operating frequency. Other issues
source discharges the soft-start capacitor and DRVH/
such as heat dissipation, packaging and cost issues are
DRVL signals stop pulsing. The output voltage ramps
also to be considered. The frequency bands for signal
down at a rate determined by the load condition.
transmission should be avoided because of EM
interference.
The SC2545 can also be shutdown by pulling down
directly on the SS pin. The designer needs to consider
the slope of the SS pin voltage and choose a suitable
350
pull down resistor to prevent the output from
300
undershooting.
250
Shutdown can also be triggered when an OCP condition
200
occurs. When an OCP condition is detected, DRVH and
150
DRVL will stop pulsing and enter a “tri-state shutdown”
100 with the output voltage ramping down at a rate deter-
mined by the load condition. The internal 15uA current
50
source will begin discharging the soft-start capacitor
and when the soft-start voltage reaches 0.65V, DRVL
Rosc(KOHM)
will go high.
Figure 1. Switching frequency versus Rosc.
© 2005 Semtech Corp. 8 www.semtech.com
Fsw(KHz)
SC2545
POWER MANAGEMENT
Applications Information (Cont.)
Over Current Protection (OCP) Over Current Protection (OCP) Over Current Protection (OCP) Over Current Protection (OCP) Over Current Protection (OCP)
The inductor current is sensed by using the low side
TG TG
MOSFET R . After low side MOSFET is turned on,
ds(on)
the OCP comparator starts monitoring the voltage
I I
drop across the MOSFET. The OCP trip level is pro-
L L
grammed by the resistor from the ILIM pin to the
phase node. There is an internal current source that
flows out of the ILIM pin which will generate a voltage
10 100n 0nS S OC OCP A P Ac cti tiv ve e
drop on the setting resistor. When the sum of the
Blan Blank ki in ng g
setting resistor voltage and the MOSFET drain to
source voltage is less then zero, the OCP condition will
Figure 3. OCP comparator timing chart.
be flagged. This functionality is depicted in Figure 2.
The following formula is used to set the OCP level
U Under V nder Voltage Lock Out (UVL oltage Lock Out (UVLO) O)
U U Under V nder V nder Voltage Lock Out (UVL oltage Lock Out (UVL oltage Lock Out (UVLO) O) O)
10µAR×= I ×R The UVLO circuitry monitors Vcc and the soft start
ILIM L _PEAK DS() ON
begins once Vcc ramps up above 4.5V. There is a built
When OCP is tripped, both high side and low side
in 200mV hysteresis for the UVLO ramp down
MOSFETs will be turned off and this condition is
threshold. The gate driver output will be in “tri-state”
latched. At the same time, the soft start cap will be
(both high side and low side MOSFET off) once Vcc
discharged by the internal current source of 15uA.
ramps down bellow 4.2V (typical), and the soft start
When the Vss drops bellow 0.65V, the DRVL pin will go
cap will be discharged by internal 15uA current sink.
high again.
Ov Ov Ov Ov Over V er V er V er V er Voltage Pr oltage Pr oltage Pr oltage Pr oltage Pro o o o ot t t t tection (O ection (O ection (O ection (O ection (OVP) VP) VP) VP) VP)
To avoid switching noise during the phase node
commutation, a 100nS blanking time is built in after
The OVP circuitry monitors the feedback voltages, If
the low side MOSFET is turned on, as shown in Fig. 3.
either feedback voltage exceeds 0.89V, the OVP
condition is registered. Under this condition, the DRVH
pins will be pulled low, and the DRVL pins will be pulled
high. This will create a “crow bar” condition for the
VCC
input power rail in case the high side MOSFET is failed
10uA
short. The crow bar operation may trip the input supply
DRVH
to prevent the load from seeing more voltage.
OUTPUT
ILIM
+
OCP
Out Power Good Output Power Good Output Power Good Output Power Good Output Power Good Output
-
DRVL
The power good is an open collector output. The
PWRGD pin is pulled low at start up if any of the two
feedback voltages below 90% of its regulation level.
The ramp down threshold of the signal is 80% of the
Figure 2. Block diagram of over current
regulation target. External pull up is required for the
protection.
PWRGD pin, and the pull up resistor should be chosen
such that the pin does not sink more than 2mA when
PWRGD is low.
© 2005 Semtech Corp. 9 www.semtech.com
������
����������������
��������������������������������
�
��� �� �
����������������������������������������������
��
���������
�������������������������������������������������
��������������������������������������������������������%
����������
����������������������������&
�#� !�������� ����� ��������&� ���� ������� ����������
’#�(���������������"�#���������������
�������������������*88�2<=$��������$�>���%,�����
)#�(����������������"� #���������������
�
�������������������������������������������%����
*#�!���������������"� #���������������
��
��������������������������������������������������%
�#�+�����,(�����
�������������������*88�2<=��������������������������
-#�.�����������������������������������
/#�0����������������������
������������
1#�������������������������2
�#������������������������&�������������������������
�������������������������������������%���%����������
������������������%���������������������������������
��������������������������?������"������#���������
������&
����������� ������� ���� ����������� ������� ����
!������������������&�0 �����0
������ ������
����������������3.����������!�����������������������
!��������������������"���2%��%���2#&�3�
��
��������������%����������������������������������������
(�������������&��
�
����������3.����������������
(����������������������&��
�#�.�������������&���������������������������������������
(���������������������"���2%��%���2#&�3�
�
�������������������’�-�����������������2�����������������
4��������������"����#��������&��
�
,�5�������������������������&��
���������������������
�����
(������"����#����������������������������&��� "�6��#
��
�
.�����������������&�
������������������� ������� �������
� ���
�������������������������������
����������������������������������������������������������
7��������%�������������������������.)-�-�����������
��������������������������������������������������
����������������������%����������������"..,#
����������������������������������������������������
��������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������
���������6������������������������������3.��������������
���������������������
�� �����������7��������������������������������������
��������������������������������������������2������������
���������������������������������������������������
.����������������������������������������������3.�������
�� ���� ����
����������������.�������������"���5������#����������������
�.�������������������������������������������������
�����������������������������������2%��%���2���������
������%�����������)89����*89�������������������������
��������
�������������� ���������������������������
������������������������������������������"���2%��%���2#
��������������:� $����������������������������������
�
�
!������������������������������������� "�#$������������
�
���������������������������������
������
� � �
���
�� ���
�
� ����� � � ������� �� � ����
�
���
�������2��������������������������������
�������������������������"’;����6)#:!�
������������ �������������������������������������$����$
�
����� �����������������������
�
���������,������������
�������������������� �� ���������������
SC2545
POWER MANAGEMENT
Applications Information (Cont.)
The voltage rating of aluminum capacitors should be at
The first term is the DC voltage across C at time t=0.
o
least 1.5V . The RMS current ripple rating should also
The second term is the voltage variation caused by the
o
be greater than
charge balance between the load and the converter
δI
o
.
output. The third term is voltage ripple due to ESL and
2 3
the fourth term is the voltage ripple due to ESR. The
Usually it is necessary to have several capacitors of the
total output voltage ripple is then a vector sum of the
same type in parallel to satisfy the ESR requirement.
last three terms.
The voltage ripple caused by the capacitor charge/
discharge should be an order of magnitude smaller than
Since the inductor current is a triangular waveform with
the voltage ripple caused by the ESR. To guarantee this,
peak-to-peak value *I , the ripple-voltage caused by
δ
o
the capacitance should satisfy
inductor current ripples is
10
C > .
o
2πf R
s esr
δI
o
Δv ≈ ,
C
In many applications, several low ESR ceramic
8C f
o s
capacitors are added in parallel with the aluminum
capacitors in order to further reduce ESR and improve
the ripple-voltage due to ESL is
high frequency decoupling. Because the values of
δI
o
capacitance and ESR are usually different in ceramic and
Δv = L f ,
ESL esl s
D aluminum capacitors, the following remarks are made
to clarify some practical issues.
and the ESR ripple-voltage is
Remark 1: High frequency ceramic capacitors may
not carry most of the ripple current. It also depends on
Δv =R δI .
ESR esr o the capacitor value. Only when the capacitor value is set
properly, the effect of ceramic capacitor low ESR starts
µ
to be significant. For example, if a 10 F, 4m ceramic
Ω
Aluminum capacitors (e.g. electrolytic) have high
µ
capacitor is connected in parallel with 2x1500 F,
capacitances and low ESLs. The ESR has the dominant
90m electrolytic capacitors, the ripple current in the
Ω
effect on the output ripple voltage. It is therefore very
ceramic capacitor is only about 42% of the current in the
important to minimize the ESR. Other types to choose
µ
electrolytic capacitors at the ripple frequency. If a 100 F,
are solid OS-CON, POSCAP, and tantalum.
2m ceramic capacitor is used, the ripple current in
Ω
When determining the ESR value, both the steady state
the ceramic capacitor will be about 4.2 times of that in
ripple-voltage and the dynamic load transient need to be
µ
the electrolytic capacitors. When two 100 F, 2m
Ω
considered. To meet the steady state output ripple-
ceramic capacitors are used, the current ratio increases
voltage spec, the ESR should satisfy
to 8.3. In this case most of the ripple current flows in
the ceramic decoupling capacitor. The ESR of the ceramic
ΔVO
Re1 sr 〈
capacitors will then determine the output ripple-voltage.
δIO
To limit the dynamic output voltage overshoot/
Remark 2: The total equivalent capacitance of the filter
undershoot within a (say 3%) of the steady state output
bank is not simply the sum of all the paralleled capacitors.
voltage from no load to full load, the ESR value should
The total equivalent ESR is not simply the parallel
satisfy
combination of all the individual ESR’s either. Instead
3%VO
they should be calculated using the following formula.
Re2 sr 〈
IO
2 2
2 2 2
(R +R ) ω C C +(C +C )
1a 1b 1a 1b 1a 1b
Then, the required ESR value of the output capacitors
C =
eq(ω)
2 2
2
(R C +R C )ω C C +(C +C
should be
1a 1a 1b 1b 1a 1b 1a 1b)
R = min{R ,R }.
esr esr1 esr2
2005 Semtech Corp. 11 www.semtech.com
SC2545
POWER MANAGEMENT
Applications Information (Cont.)
2 2 2 2 2 2 2 2
2 2
In Figure 6 the DC input voltage source has an internal
R R R R ( (R R + + R R ) )ω ω C C C C + + ( (R R C C + + R R C C ) )
1 1a a 1 1b b 1 1a a 1 1b b 1 1a a 1 1b b 1 1b b 1 1b b 1 1a a 1 1a a
R R ( (ω ω) ) ::= =
eq eq = =
C Ceq eq( (ω ω) )
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 impedance R and the input capacitor C has an ESR of
in in
( (R R + + R R ) ) ω ω C C C C + + ( (C C + + C C ) )
1 1a a 1 1b b 1 1a a 1 1b b 1 1a a 1 1b b
R . MOSFET and input capacitor current waveforms, ESR
esr
voltage ripple and input voltage ripple are shown in Figure
where R and C are the ESR and capacitance of
1a 1a
7.
electrolytic capacitors, and R and C are the ESR and
1b 1b
capacitance of the ceramic capacitors, respectively
(Figure 5).
i i Q1 Q1
C1a C1b Ceq
i i Cin Cin
R1a R1b Req
V Ves esr r
Figure 5. Equivalent RC branch.
V VCin Cin
Req and Ceq are both functions of frequency. For rigorous
design, the equivalent ESR should be evaluated at the
ripple frequency for voltage ripple calculation when both
Figure 7. Typical waveforms at converter input.
ceramic and electrolytic capacitors are used. If R = R
1a 1b
= R and C = C = C , then R and C will be frequency-
1 1a 1b 1 eq eq It can be seen that the current in the input capacitor
independent and
pulses with high di/dt. Capacitors with low ESL should be
used. It is also important to place the input capacitor
R = 1/2 R and C = 2C .
eq 1 eq 1
close to the MOSFETs on the PC board to reduce trace
inductances around the pulse current loop.
Input Capacitor (Cin) Input Capacitor (Cin) Input Capacitor (Cin) Input Capacitor (Cin) Input Capacitor (Cin)
The RMS value of the capacitor current is approximately
The input supply to the converter usually comes from a
pre-regulator. Since the input supply is not ideal, input 2
δ D D
2
I = I D[(1+ )(1− ) + (1− D)].
capacitors are needed to filter the current pulses at the Cin o
2
12 η η
switching frequency. A simple buck converter is shown in
The power dissipated in the input capacitors is then
Figure 6.
2
P = I R .
Cin Cin esr
2 1
L1
For reliable operation, the maximum power dissipation
o
in the capacitors should not result in more than 10 C of
Q1
temperature rise. Many manufacturers specify the
maximum allowable ripple current (ARMS) rating of the
Rin Resr
capacitor at a given ripple frequency and ambient
D1
Co
Ro temperature. The input capacitance should be high
enough to handle the ripple current. It is common pratice
Cin
VDC
that multiple capacitors are placed in parallel to increase
the ripple current handling capability.
Figure 6. A simple model for the converter input.
© 2005 Semtech Corp. 12 www.semtech.com
1 2
������
����������������
��������������������������������
����������������������
���������� �������� ������ ������ �������� ������
+������������������������������������+3���$4�����������
��������������������������������������������������
�������������+3���$��������������������������������
���������������������������������������������������������
������������������������������������+3���$4�����
������������������������
������������������������������������������1� 2������������
�
�
�� �� ��� ���
��������������1� 2��#�����������5��������������������
������
�
���+3���$4�������������������������������������������
$���������������������������������������������������������
�������������������������������������������1�3+2�
��
$��������������������������3+�������������������������
��
�� � ��������)�
� �
���������������� �����������! �����"���������������
��
����������������������������������������#���������������
������������������������������������"����������������
��������$����������������������������������!%&’&
�����������()*��������������������������#��"���������
����������������������!%&’&��������������������������
�����������������������+����������������"������������������
�����������������������������������������������������
�������������������������
�,�����������������������������������������������������
����������-!���������������������������������������
�����������-!�����������������$������"������������������
�����������������������������������������������������
����������������������������������������������������
��������)������������+������������
���������������������������������"����������������������
�������������������������������������������������������
$��������������������������������������������������������3+�
$�������������������������������������������������������
���"�����#������"��������������������+3���$4�������"���
.����������������������������������������!�������(����
����� ��������� ��6�������������������"��������
�� ����� �����
!�������%�"��- ��- �����# ��# ���������������
� � �� ��
����� ��������"�������
�
+3���$�����������������������������������������#������
#��- /*�&�����- /*�&������
� �
������������������������������������������������������
���������������������������+3���$������������������"���
�� ���� ����������������������������������������������������������
����+3���$������������������"�������������������������
������������$���"����������������������������������������
#��- 0*�&�����1- �*�&2�/�- /*�&������
� � �
"��������������������7�����������������������������������
+3���$4������������ ��������������������������������
�
� � ���� ��� ������� �� � ��� �� ������ �
+3���$4������������ ������������������"�������������
������
#��- 0*�&�����- �/�1- �*�&2�/�*�&������
� � �
+3���$������������������������������
�2������������������������������������������������ 8
������
"2������������������������������������������������������
� � ���� �� �� �� � ��� �� ������ �
�
������8����
#��- 0*�&�����- �0�*�&������
�
� �
�2������������������������������������������� �
�
�� ���� �������� ����� ����������
�������������������� �� ���������������
SC2545
POWER MANAGEMENT
Applications Information (Cont.)
In Figure 9, Q is the gate charge needed to bring the
T T T T Top Switc op Switc op Switc op Switc op Switch h h h h
gs1
gate-to-source voltage V to the threshold voltage V .
The RMS value of the top switch current is calculated as
gs gs_th
Q is the additional gate charge required for the switch
gs2
current to reach its full-scale value I , and Q is the
ds gd
.
charge needed to charge gate-to-drain (Miller) capacitance
The conduction losses are then
when V is falling.
ds
2
P = I R .
Switching losses occur during the time interval [t , t ].
tc Q1,rms ds(on)
1 3
Defining t = t -t and t can be approximated as
r 3 1 r
(Q + Q )R
gs2 gd gt
R varies with temperature and gate-source voltage. t = .
ds(on) r
V − V
cc gsp
Curves showing R variations can be found in
ds(on)
manufacturers’ data sheet. From the Si4860 datasheet,
where R is the total resistance from the driver supply
gt
R is less than 8m when V is greater than 10V.
Ω rail to the gate of the MOSFET. It includes the gate driver
ds(on) gs
However R increases by 50% as the junction
internal impedance R , external resistance R and the
ds(on) gi ge
o o
temperature increases from 25 C to 110 C.
gate resistance R within the MOSFET :
g
The switching losses can be estimated using the simple R = R +R +R .
gt gi ge g
formula
V is the Miller plateau voltage shown in Figure 9.
1 δ
gsp
P = (t + t )(1+ )I V f .
ts r f o in s
2 2
Similarly an approximate expression for t is
f
where t is the rise time and t is the fall time of the
r f
(Q + Q )R
switching process. Different manufactures have different gs2 gd gt
t = .
f
definitions and test conditions for t and t . To clarify V
gsp
r f
these, we sketch the typical MOSFET switching
characteristics under clamped inductive mode in Figure
Only a portion of the total losses P = Q V f is dissipated
g g cc s
9. in the MOSFET package. Here Q is the total gate charge
g
specified in the datasheet. The power dissipated within
Vd Vds s
the MOSFET package is
Vo Vol lt ts s Id Ids s
M Mi il ll ler er pl plate atea au u
R
g
P = Q V f .
tg g cc s
Vg Vgs s
R
gt
Vg Vgs s th th
The total power loss of the top switch is then
P = P +P +P .
t tc ts tg
Qg Qgs s1 1 Qg Qgs s2 2 Qg Qgd d
If the input supply of the power converter varies over a
G Ga at te e charge charge
t0 t0 t1 t1 t t2 2 t t3 3
wide range, then it will be necessary to weigh the
relative importance of conduction and switching losses.
Figure 9. MOSFET switching characteristics
This is because conduction losses are inversely propor-
tional to the input voltage. Switching loss however
increases with the input voltage. The total power loss
of MOSFET should be calculated and compared for
high-line and low-line cases. The worst case is then
used for thermal design.
© 2005 Semtech Corp. 14 www.semtech.com
������
����������������
��������������������������������
������� ������
������������������������
���� ���������������������������������������+����(���*
������������������������������������ ������(
���������������������������������.���������������������
���������)1��������(��������������������������������
� �� �������� ��
�������������������� �%����������������� ����������������*
��(�
������������������������������
��������.���� ��������� ����#2�����������������������
��
��� �� � �
�� ������ ������
�������������.��������������� ��������������1$&3&�����
��������������������������������������%����4��������*
������� ��������������������������������������������
������
���%��������51��������
������������������ ����������������� ������������� ��!�� �
" �#$"%�" �#�&"’%��������(�������)���������������������
�� �
����51�������������4�������������������������������
�����������������������������������(�������!#*)’%����
�� ��������������������.������������������� ������-��
������������ ��������������������������+������� ��
�������� ����+����(������������������������������������
��� ������(6
)���������*���������� �������������������������������
�����������������,�%�����������������(�������������
� � ���� �
� �
�-�������������.(����������������������������������
� � �������� ��
��������������(��������������������������������������
�������������������������������������������������
���(�������������� ������������������������������
����������������������� ����������� �� �����������������/���*
����� ���������� �
���� ���������������������������
���������������������������������������
���������������������� �� 0� �
� �� ��
�������� ��#2��9���.���� ������������������������
����������������������������������������������������,�
������" ������������������� �%�"�������������������������
����.����%����������������.� ������ ��������������
��
�������������%���������������+��������������
�����(����������������������������������(���������
�
��-���������7��������������������!� %�������(�#$& 1’
�����
�����������������������������(�������������������)1� ���%
��������-����������������������*��������������������
��������-����������������%������������/��������/%���
�+��������������������������������7������������������
����������� ����##���������������������������������/���
! ’��������������(
�
��
����������������(6
���
� � �
�
��������������������������������������� %����.� �� �
�
��
��
��������%����������������������������%�����������������
�� ��
�������(%���������������������������������.�����%��������
�������������������!���������������������������’��8�����
�������������������������������������(������������
�
��
��������������������(����������������� ��
�� ��
�������������������� �� ���������������
������
����������������
��������������������������������
����������������������������������������������������� #�������� ���� ����������������������������������� �������
��������������������������������������������������������� �����������������,������������� ���������������������������
������������������������������������������������ �������
������������ �����8�� ��������������������������
� �
����������!�������������!������������"��������#����������
,�����������������3
���������!������������������������������������������������
���$�����������"�����������������������������������%�
�����
���� � �����
����� ���������������������������������������� ����������
��������
����������������&�’����(���������������%�����������&�
�)����(��������������$��������������������������������
������������*+,�"�����������������������������$�����
��������./0��������������������������� �������������
������
+1�/2/�
���������������������������������������������������
����������������������������������������3
&�(��4����������� ����������!�����������51������������467
����������
&�(��+�������������������������� ������$����������������
�����9������9���������������������$�������#����!���������
��$������:1������
&8(��;�����������������������������������������������*+,�"�����"�
&2(��<� ���������������������������������������������
�������������$�������������������������������������������
��������$������������
&/(��4���������������������������"�����"�������������
/�9��������������������������������$���������
&=(��4����������������������������"�����"�������������
������������������-����������������������������������
����������������������������$���������
#�7���1#:������������� ���������������$������������
�������������������������������������������
��
��
���
������������������1��������������������
�������������������� �� ���������������
������
����������������
��������������������������������
���������������������� �������� �������
��������%�������&�������*��&����������������������������’
5��$������+����&’�����������������-�����������%��������
�������������������+����&��������������������*��������/
���������3����,��$�������������������������������������
������������������������+�����������������������%�������
���������������������%������������
$�����������������������������������������&����
8��3���������%�����������������������������������������
6���������������������/9:;�
������ �����
�������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������
�����������������������������������������
����������������������������������������������������� ���
���������!�"#$������%�������!�"#$��������������
���������������������������������������������������
�����������������������������������������&��������
���������������������’��&�����������(�)�������������
�������������������������������������������*������
���+����&�%&�����
,��-��������������+����&�*����������������.��������
��������������������������������������������!�"#$����
�����������&��������������/�����������-�����%%�����
��������&�����������������������+����&���������������
�����������������������������������������������*�
������������������������������������������+����&�����������
����������������������#�������������������������&�����
�����������������������*������������������&������������
���*���(*���������*�������������������������������������������
�����������������������������������&���������������������
���*�����������������������������������0��������
���������������%�����1,�2������������������������3�0
�����������������������*�����������!�"#$����������������
��������������������������%���%�������2�����������������*�
������������/�������4�������������������������������*������
�����������������%�����������������3�0������������%�
4�56������6���������*��&��$������&��������������
����������������������������!�"#$7���$����������������
��&�������������������������������������
����3��������������������������������������������*�������
���������(0�$�����36�����������������������������
�������
�������������������� �� ���������������
������
����������������
���������������������������
�����������
"!
!
"#"#
$$
!%
������������������
�������������������������
�������������������� �� ���������������
%!
!#!#
!!!!
!!!!
%
������
����������������
�����������������������������������
�����������
��� ��� ��������� ����������������� ������������
� � �� ���������������������������� ���
� � ���������� ����������������������������� ���
� � ������������� ����������������� ���
� �� ��������������������� ����
�������������������
������������
� � ���������������� ������������������������������� ����� �����!�"�#$�!���%
� � ������� ����������������� ���
� � ������& �������������������� ���
� � ���� �������������������� ���
& � ��� ��������������������� ���
�� � ��� ������������������ ���
�� � ������& �������������������� ���
�� � ������������������ ��������������� ’���� ���( )��� ���*�!���%+�
�� � ������ ����,����������� ’� )���-����.�,���
�� � /���/�������/� +������� +�
�� � �� ��0������ ���
�� � �� ����0������ ���
�� � ������ ��0������ ���
�� � �� ���0������ ���
�& � �� ���0������ ���
�� � ��� ��������� ���
�� � �������� ��������� ���
�� � �������� ��������� ���
�� � ������� �&&������ ���
�� � �������� ��&0������ ���
�� � ��� ������� ���
�� � 1� )����� )��2��’
�������������������� �� ���������������
SC2545
POWER MANAGEMENT
Typical Characteristics
CH1:Vi
CH1: TG1
CH2: BG1
CH2:Ven
CH3: TG2
CH3:VSS
CH4: BG2
CH4:Vo
Shut down by pulling down EN pin
Gate waveform
voltage.
CH1:TG
CH2:BG
CH3:Vo
CH3:VSS
CH4:Io
CH4:Vo
Start up.
Transient response(0-5A).
CH1:TG
CH2:BG
CH3:TG
Vs Vss s
CH4:BG
Vo1 Vo1
Vo2 Vo2
Over current protection (5A/10mV)
“Peel off “Start up tracking by
tieing SS1 and SS2 together.
© 2005 Semtech Corp. 20 www.semtech.com
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
SC2545
POWER MANAGEMENT
Typical Characteristics (Cont.)
Vin=8V Vin=16V
190
100%
188
80%
186
60%
184
182
40%
180
20%
178
0%
-40 -10 20 50 80 110
0 1234 567 89 10
Temperature (Degree C)
Io(A)
Efficiency Curve for Vout=3.3V.
Freq. vs. Temp. ( Rosc=75kohm, Vin=16V).
350
10.5
300
10.3
250
10.1
200
9.9
150
9.7
100
9.5
50
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Vin (V)
Rosc(KOHM)
Operating frequency vs. Rosc. Vcc vs. Vin ( Ta=25 Degree C).
9
10.13
8
10.11
7
10.09
6
10.07
5 10.05
10.03
4
-40 -20 0 20406080 100 120
4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5
Tj (Degree C)
RILIM(KOHM)
RILIM vs. OCP (Vi=12V).
Vcc vs. Temp.
© 2005 Semtech Corp. 21 www.semtech.com
Efficient
Fsw(KHz)
Io(A)
Vcc (V)
Vcc (V)
Fs (khz)
SC2545
POWER MANAGEMENT
Typical Characteristics (Cont.)
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
8 10 121416 18202224 26 28
Vin(V)
Icc vs. Vin (25 DegreeC).
500
480
460
440
420
400
-40 -20 0 20406080 100 120
Tj (Degree C)
DL min Ton vs. Tj (Vin=16V).
100
80
60
40
20
0
-40 -20 0 20 406080 100 120
Tj (Degree C)
Dead time vs. Tj (Vin=16V, DH falling to DL rising).
© 2005 Semtech Corp. 22 www.semtech.com
Dead time (nS) Icc (mA)
DRVL min Ton(nS)
SC2545
POWER MANAGEMENT
Outline Drawing - TSSOP-24
DIMENSIONS
A INCHES MILLIMETERS
DIM
D
e MIN NOM MAX MIN NOM MAX
- - - -
N A .047 1.20
.002 - .006 0.05 - 0.15
A1
A2 .031 - .042 0.80 - 1.05
2X E/2
b .007 - .012 0.19 - 0.30
c .003 - .007 0.09 - 0.20
E1 D .303 .307 .311 7.70 7.80 7.90
E
E1 .169 .173 .177 4.30 4.40 4.50
PIN 1
INDICATOR E .252 BSC 6.40 BSC
e
.026 BSC 0.65 BSC
L .018 .024 .030 0.45 0.60 0.75
(.039) (1.0)
ccc C 1 2 3 L1
e/2 N 24 24
2X N/2 TIPS
01 0 - 8 0 - 8
B
aaa .004 0.10
bbb .004 0.10
ccc
.008 0.20
D
aaa C
A2
A
SEATING
PLANE
H
C A1
bxN
c
bbb C A-B D GAGE
PLANE
0.25 L
01
(L1)
DETAIL A
SEE DETAIL A
SIDE VIEW
NOTES:
1. CONTROLLING DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS (ANGLES IN DEGREES).
2. DATUMS -A - AND -B - TO BE DETERMINED AT DATUM PLANE -H-
3. DIMENSIONS "E1" AND "D" DO NOT INCLUDE MOLD FLASH, PROTRUSIONS
OR GATE BURRS.
4. REFERENCE JEDEC STD MO-153, VARIATION AD.
Land Pattern - TSSOP-24
X
DIMENSIONS
DIM INCHES MILLIMETERS
C (.222) (5.65)
G .161 4.10
(C) G Z
P .026 0.65
X .016 0.40
Y .061 1.55
Y
Z
.283 7.20
P
NOTES:
1. THIS LAND PATTERN IS FOR REFERENCE PURPOSES ONLY.
CONSULT YOUR MANUFACTURING GROUP TO ENSURE YOUR
COMPANY'S MANUFACTURING GUIDELINES ARE MET.
Contact Information
Semtech Corporation
Power Management Products Division
200 Flynn Road, Camarillo, CA 93012
Phone: (805)498-2111 FAX (805)498-3804
© 2005 Semtech Corp. 23 www.semtech.com
SC2545
POWER MANAGEMENT
Outline Drawing - MLPQ-24 (4 x 4mm)
A D
B
DIMENSIONS
INCHES MILLIMETERS
DIM
MIN NOM MAX MIN NOM MAX
A .031 .035 .040 0.80 0.90 1.00
A1 .000 .001 .002 0.00 0.02 0.05
- - - -
A2 (.008) (0.20)
PIN 1
b .007 .010 .012 0.18 0.25 0.30
E
INDICATOR
D .151 .157 .163 3.85 4.00 4.15
Top View
(LASER MARK)
D1 .100 .106 .110 2.55 2.70 2.80
E .151 .157 .163 3.85 4.00 4.15
E1 .100 2.70 2.80
.106 .110 2.55
e .020 BSC 0.50 BSC
L .011 .016 .020 0.30 0.40 0.50
N 24 24
aaa
.004 0.10
A2
bbb .004 0.10
A
SEATING
aaa C PLANE
A1
C
D1
LxN
E/2
E1
Bottom View
2
1
N
bxN
bbb C A B
e
D/2
NOTES:
1. CONTROLLING DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS (ANGLES IN DEGREES).
COPLANARITY APPLIES TO THE EXPOSED PAD AS WELL AS THE TERMINALS.
2.
Land Pattern - MLPQ-24 (4 x 4mm)
K
DIMENSIONS
DIM INCHES MILLIMETERS
(.155) (3.95)
C
G .122 3.10
H .106 2.70
G Z
(C) H
K .106 2.70
P .021 0.50
X .010 0.25
Y .033 0.85
Z .189 4.80
X
P
NOTES:
1. THIS LAND PATTERN IS FOR REFERENCE PURPOSES ONLY.
CONSULT YOUR MANUFACTURING GROUP TO ENSURE YOUR
COMPANY'S MANUFACTURING GUIDELINES ARE MET.
Contact Information
Semtech Corporation
Power Management Products Division
200 Flynn Road, Camarillo, CA 93012
Phone: (805)498-2111 FAX (805)498-3804
© 2005 Semtech Corp. 24 www.semtech.com
What they say about us
FANTASTIC RESOURCE
One of our top priorities is maintaining our business with precision, and we are constantly looking for affiliates that can help us achieve our goal. With the aid of GID Industrial, our obsolete product management has never been more efficient. They have been a great resource to our company, and have quickly become a go-to supplier on our list!
Bucher Emhart Glass
EXCELLENT SERVICE
With our strict fundamentals and high expectations, we were surprised when we came across GID Industrial and their competitive pricing. When we approached them with our issue, they were incredibly confident in being able to provide us with a seamless solution at the best price for us. GID Industrial quickly understood our needs and provided us with excellent service, as well as fully tested product to ensure what we received would be the right fit for our company.
Fuji
HARD TO FIND A BETTER PROVIDER
Our company provides services to aid in the manufacture of technological products, such as semiconductors and flat panel displays, and often searching for distributors of obsolete product we require can waste time and money. Finding GID Industrial proved to be a great asset to our company, with cost effective solutions and superior knowledge on all of their materials, it’d be hard to find a better provider of obsolete or hard to find products.
Applied Materials
CONSISTENTLY DELIVERS QUALITY SOLUTIONS
Over the years, the equipment used in our company becomes discontinued, but they’re still of great use to us and our customers. Once these products are no longer available through the manufacturer, finding a reliable, quick supplier is a necessity, and luckily for us, GID Industrial has provided the most trustworthy, quality solutions to our obsolete component needs.
Nidec Vamco
TERRIFIC RESOURCE
This company has been a terrific help to us (I work for Trican Well Service) in sourcing the Micron Ram Memory we needed for our Siemens computers. Great service! And great pricing! I know when the product is shipping and when it will arrive, all the way through the ordering process.
Trican Well Service
GO TO SOURCE
When I can't find an obsolete part, I first call GID and they'll come up with my parts every time. Great customer service and follow up as well. Scott emails me from time to time to touch base and see if we're having trouble finding something.....which is often with our 25 yr old equipment.
ConAgra Foods